微尺度国家研究中心，“国”字号粉体研究平台

中国粉体网讯 

1、微尺度国家研究中心简介

合肥微尺度物质科学国家研究中心(以下简称微尺度国家研究中心)是科技部2017年11月批准组建的六个国家研究中心之一，依托于中国科学技术大学，是在合肥微尺度物质科学国家实验室筹建十余年的基础上组建。2018年3月，微尺度国家研究中心建设运行实施方案通过专家论证。

研究中心

微尺度国家研究中心通过整合物理、化学、材料、生物和信息这五个一级学科的研究力量，在学科交叉与融合的基础上，形成一个以多学科综合为特点、以国家重大战略需求和交叉前沿领域为导向的新型基础科学研究中心。微尺度国家研究中心以多学科交叉融合为指导思想，聚集微观尺度科学并产生重大原创性成果，在光与冷原子物理、单分子物理与化学、低维物理与化学、纳米材料与化学、纳米催化与能量转化、分子与细胞生物物理、神经环路与脑认知、分子医学、Bio-X交叉科学、理论与计算科学、尖端测量仪器等十一个重要研究领域开展基础性研究。

微尺度国家研究中心院士团队

2、中心下属粉体材料相关研究平台

（1）单分子物理与化学研究部

研究部主任：董振超

建立领先的空间、时间、能量、动量等多域高分辨、高灵敏综合表征平台，在原子分子层次上研究物理、化学、材料和生物科学中的一些重要基本问题，为高新技术创新提供新的知识、依据和基础。

研究方向：表面单分子物理化学;痕量探测与精密测量;分子立体反应动力学;多域高分辨综合表征技术。

（2）低维物理与化学研究部

研究部主任：龚流柱

研究低维体系的自旋、轨道、电荷以及晶格等多自由度的基本物理规律以及衍生出的超导、强关联以及拓扑等重大科学问题，探索低维体系化学反应的动力学和热力学微观机理，以及在低维空间中化学合成、活化和解离等的调控机制。

研究方向：低维体系的强关联和拓扑效应;低维体系的电-声作用及调制;低维体系的自旋及磁电子学;低维体系中的化学行为。

（3）纳米材料与化学研究部

面向国防、航空航天、材料工程等领域对高性能复合材料的重大应用需求，发展若干种具有重要应用前景的高性能纳米复合材料组装结构的可控制备方法和组装技术。

研究部主任：俞书宏

研究方向：纳米材料合成方法学;纳米仿生材料;纳米复合材料;纳米材料宏量制备及实用化。

（4）纳米催化与能量转化研究部

研究部主任：熊宇杰

研究纳米尺度下的多相表界面处光子、电子和声子之间以及这些能量方式与材料表面分子之间的耦合与演化规律，以高时间和空间分辨率地建立纳米材料的原位演变机制，利用光、电、热的协同耦合，开辟直接转化的变革性技术。

研究方向：催化碳资源转化体系;太阳能转化体系;电化学能源体系;热电转化体系。

（5）尖端测量仪器研究部

研究部主任：胡水明

面向基础性测量需求，发展高灵敏、高精度的测量方法与技术，搭建原型仪器装置，实现示范性应用。

研究方向：热力学参数的原级光学计量；痕量同位素原子分子探测;基于原子的磁与惯性测量；基于量子霍尔效应的电阻原级测量；微纳尺度单颗粒物分析；微纳结构表面处理新技术；单光子探测大气遥感和目标成像。

3、2024年研究成果

中国科学技术大学曾杰教授团队在单原子催化的晶面效应研究中取得重要研究进展。研究人员通过适当的制备方法，在形貌为截角八面体的二氧化铈最小结构单元上实现了铂在不同晶面上的定向原子沉积。常规的浸渍法制备使铂原子位于八面体侧边占主要暴露的(111)晶面上，而紫外光沉积则使铂原子稳定在截角八面体顶端(100)晶面形成的“纳米口袋”中。不同晶面上的铂单原子展现出迥异的一氧化碳催化氧化性能，其关键影响因素在于不同二氧化铈晶面上铂单原子所处的不同铂-氧配位环境。

二氧化铈载体的晶面特异性表征

中国科学技术大学曾杰教授研究团队研究发现氧化镍负载的铱单原子催化剂在阳极水氧化反应中的活性和铱单原子的第二壳层铱-氧-镍配位数呈火山型关系。

铱单原子第二壳层配位数和活性的火山型关系

中国科学技术大学高敏锐教授课题组报道了一种以氮介导的二维氧化钴催化剂，同时展现出优异的析氧活性与稳定性。通过氮的引入，一方面触发了晶格氧氧化机理，另一方面又构建了非键态氧(ONB)作为电子供体，避免了电子从“钴-氧”键序中移除，保证了催化剂的稳定性。

吸附演化机理(AEM)、晶格氧氧化机理(LOM)与改良的LOM路径

中国科学技术大学江海龙教授团队联合罗毅教授和江俊教授团队在人工光合成研究中取得新进展。研究团队选择了一种名为CFA-Zn的金属有机框架材料(MOFs)，成功通过激发态结构变化延长了光生载流子的寿命，进而实现了高效的光催化全解水反应。CFA-Zn由闭壳层的Zn节点连接两种化学上相同但晶体学上不同的柔性有机配体组成。两种晶体学不同的有机配体分别作为电子供体和受体，而Zn的闭壳层结构确保了两种配体间的化学绝缘。以上特征使CFA-Zn能够创造类似植物体中动态柔性的化学微环境，通过激发态结构变化稳定激发态电子并延长其寿命。

通过激发态结构扭曲促进电荷分离实现光催化全水分解

国科学技术大学季恒星教授、武晓君教授团队联合加州理工洛杉矶分校段镶锋教授团队，在快充型锂离子电池领域取得突破性进展。研究人员成功突破传统意义上固/液、固/气等两相界面上的电催化模型，实现了一种全新的“固相电催化”，并成功将该策略应用于纯固相反应的负极材料中，从而实现了锂离子电池在达到302 Wh kg^-1高能量密度的同时实现9 min充电至80%。

固相电催化的设计理念和相关软包电池性能

中国科学技术大学俞书宏院士团队基于应力诱导轴向有序化，并结合可控的化学后转化过程，发展了一种可控合成一维分段异质纳米结构的普适方法，并通过连续相场模型追踪了应力和应变能在周期性有序结构演化过程中的变化规律。相关成果以“Stress-induced ordering evolution of 1D segmented heteronanostructures and their chemical post-transformations”为题发表在《自然·通讯》上(Nat. Commun. 2024, 15, 3208)。俞书宏院士、刘建伟教授、倪勇教授为通讯作者，陈庆霞博士后、陆宇阳博士后、杨阳硕士为该论文的共同第一作者。

Te/Ag₂Te一维分段异质纳米结构的形貌和结构表征。

中国科学技术大学俞书宏院士领导的仿生材料研究团队针对纤维基元界面设计研究薄弱的现状，基于网络态适应型纳米纤维基元的适度有序力学设计理念，开展了仿生布利冈结构多级次可重构纤维基元界面设计的系统性研究，提出“仿生适度有序布利冈结构”的概念，分级构筑了具有动态可重构纤维界面的仿生布利冈结构材料。不同于传统仿生界面的化学交联固化，这种适度有序纤维设计创造的纤维桥接互锁结构和三维氢键网络可以通过纤维间滑移和氢键的断裂-重构赋予仿生界面对外部荷载的动态自适应特性，并广泛耗散能量，为网络态纳米纤维基元的多级组装提供了新思路，有助于高性能仿生结构材料的界面优化设计。

基于适度有序的仿生布利冈结构多级次可重构纤维基元界面作用

这种独特的仿生界面和半有序结构设计将为广泛存在的网络态纳米纤维基元的仿生组装及组装体高性能化与应用提供新的启示和指导。

中国科学技术大学化学与材料科学学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心任晓迪教授团队联合火灾科学国家重点实验室王青松教授团队，研究发现利用分子间氢键的相互作用可以显著改善醚基电解液在电极界面的稳定性，并有效抑制锂金属电池热失控过程。

锂金属电池电化学性能、表界面及安全性研究

 参考来源：微尺度国家研究中心

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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